Cuộc đua vi mạch toàn cầu: Nỗ lực của châu Âu để bắt kịp

Ở rìa một khu rừng yên tĩnh cách Stuttgart một giờ lái xe, nơi có những con đường mòn đi bộ xuyên qua những tán cây và băng qua những ngọn đồi thoai thoải, là một trong những vũ khí bí mật của Châu Âu trong cuộc đua toàn cầu nhằm phát triển chất bán dẫn tiên tiến nhất thế giới.

Oberkochen, một thị trấn nhỏ chỉ có 8,000 dân ở bang Baden-Württemberg phía tây nam, là trụ sở của Carl Zeiss SMT, nhà sản xuất gương và thấu kính duy nhất được sử dụng trong thiết bị sản xuất chip tiên tiến nhất thế giới. Gương và thấu kính siêu chính xác của nó chính xác đến mức chúng có khả năng đạt độ chính xác cao hơn 200 lần so với Kính viễn vọng Không gian James Webb.

Peter Wennink, giám đốc điều hành của ASML, công ty có trụ sở tại Hà Lan nắm độc quyền toàn cầu về sản xuất máy in thạch bản cực tím (EUV) cần thiết để tạo ra các con chip tiên tiến, cho biết Zeiss có “năng lực độc nhất”. khách hàng quan trọng nhất.

Ông nói rằng nếu không có hệ thống quang học Zeiss, ASML không thể tạo ra các máy EUV, sử dụng tia cực tím để quét các thiết kế chip trên tấm bán dẫn silicon ở quy mô nhỏ. Và nếu không có máy ASML, sẽ không thể tạo ra những con chip tiên tiến nhất cần thiết cho các công nghệ trong tương lai như trí tuệ nhân tạo, xe tự lái và điện toán lượng tử.

Thiết bị sản xuất chip tiên tiến là một trong những thế mạnh tiềm ẩn của châu Âu khi các nước trên thế giới cố gắng giành thị phần trong một ngành vốn là trung tâm của nền kinh tế hiện đại và ngày càng có nhiều rủi ro địa chính trị. 

Theo McKinsey, thị trường bán dẫn lần đầu tiên vượt quá 500 tỷ USD vào năm 2021 và ước tính sẽ trở thành ngành công nghiệp nghìn tỷ USD vào năm 2030.

Đài Loan là trung tâm toàn cầu về sản xuất chip tiên tiến nhất. Về chất bán dẫn dưới 10 nanomet – phiên bản công nghệ hàng đầu – Đài Loan nắm giữ hơn 90% thị phần toàn cầu.

Nhưng lo ngại ngày càng tăng về một số hình thức can thiệp quân sự của Trung Quốc vào Đài Loan đã khiến các chính phủ từ Mỹ, Nhật Bản và nhiều nước trên khắp châu Âu vội vàng khuyến khích mở rộng sản xuất chip ở nước họ, làm dấy lên lo ngại rằng sẽ có quá nhiều công suất được đưa vào sử dụng cùng một lúc. thời gian.

Đối với nhiều quốc gia, chất bán dẫn là vấn đề an ninh quốc gia vì phần lớn nền kinh tế ngày càng phụ thuộc vào chức năng mà chúng cung cấp. Sự thiếu hụt nghiêm trọng trong thời kỳ đại dịch đã ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất của nhiều ngành công nghiệp trên toàn cầu, từ điện thoại thông minh và máy tính cá nhân đến máy chủ và ô tô.

Châu Âu quyết tâm không bị bỏ lại phía sau khi cuộc thi này tăng tốc. 

Đầu năm nay, Ủy ban Châu Âu đã công bố kế hoạch đầu tư 43 tỷ euro trong nỗ lực lôi kéo các nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới thành lập các nhà máy trong khối. Intel, gã khổng lồ chip của Mỹ, đã cam kết đầu tư ban đầu trị giá 33 tỷ euro vào khối, bao gồm 17 tỷ euro cho một địa điểm lớn ở Đức. Các nhà sản xuất chip châu Âu như STMicroelectronics và Infineon cũng đang mở rộng cơ sở tại châu Âu. EU cũng đang cố gắng thu hút TSMC, nhà sản xuất chip theo hợp đồng lớn nhất thế giới, thiết lập các hoạt động quy mô lớn trong khối.

Brussels hy vọng các khoản đầu tư này sẽ tăng gấp đôi thị phần của EU trên thị trường bán dẫn toàn cầu từ dưới 10% hiện nay lên 20% vào năm 2030. Nhưng điều quan trọng hơn thị phần là giảm sự phụ thuộc của EU vào các nhà sản xuất ở châu Á như TSMC và Samsung. thời điểm mà căng thẳng đông-tây có thể gây ra mối đe dọa tiềm tàng đối với nguồn cung.

Có ít nhất 81 cơ sở sản xuất chip mới sẽ được xây dựng từ năm 2021 đến năm 2025; Theo dữ liệu gần đây nhất vào tháng 10 từ SEMI, một tổ chức công nghiệp bán dẫn có trụ sở tại Hoa Kỳ, 14 chiếc sẽ được sản xuất ở châu Âu, so với 21 chiếc ở Mỹ và XNUMX chiếc ở Đài Loan.

Cùng với nền tảng vững chắc về hóa chất và vật liệu của lục địa, các công ty như Carl Zeiss SMT và ASML và chuỗi cung ứng của họ sẽ là nền tảng cho tham vọng trở thành một trong những nhà cung cấp chip cao cấp nhất của châu Âu.

Nhưng những lỗ hổng quan trọng vẫn tồn tại trong nỗ lực thúc đẩy chất bán dẫn của châu Âu. Số vốn cần thiết là rất lớn. Và các công ty đang tìm cách cung cấp cho các nhà máy sản xuất chip cảnh báo rằng không có đủ công nhân lành nghề để duy trì hoạt động tốt cho nhà máy của họ.

Lars Reger, giám đốc công nghệ của NXP Semiconductor, công ty có trụ sở tại Hà Lan, cho biết: “Liệu chúng tôi có thể đạt được 20% thị phần vào năm 2030 hay không vẫn là một dấu hỏi, nhưng áp lực ngày càng tăng vì không làm gì sẽ khiến tình hình trở nên tồi tệ hơn”. .

“Tất cả đều liên quan đến sự phù hợp,” Wennink tại ASML cho biết. “Bạn phải luôn phù hợp với bối cảnh địa chính trị.” 

Nó có ý nghĩa không?

Kế hoạch đầy tham vọng của Châu Âu về vi mạch, được xây dựng dựa trên Đạo luật Chip Châu Âu, đã không nhận được sự đồng tình rộng rãi.

Một số nhà phê bình, bao gồm cả các nhà điều hành ngành công nghiệp, cho rằng châu Âu đang lãng phí tiền của người nộp thuế. Họ lập luận rằng tốt hơn nhiều là chi tiền vào việc mở rộng công suất của các công nghệ chip trưởng thành được các ngành công nghiệp của châu Âu tiêu thụ - chẳng hạn như các ứng dụng công nghiệp và ô tô - thay vì phải đối mặt với chi phí khổng lồ khi cố gắng phát triển các chip mới nhất. Sự suy thoái của ngành công nghiệp điện thoại di động châu Âu đã khiến lục địa này không có khách hàng rõ ràng về chip tiên tiến.

Một giám đốc điều hành của công ty chip cho biết, khi chi phí sản xuất ngày càng nhiều chip phức tạp ngày càng leo thang, “ngày càng ít công ty có thể theo kịp”. “Nhiều người đã bỏ cuộc đua là ở Châu Âu.”

Điều đó khiến chuỗi cung ứng của châu Âu mất đi một số năng lực quan trọng cần thiết cho hoạt động sản xuất chất bán dẫn tiên tiến.

Yang Wang, nhà phân tích cấp cao ở London với công ty tư vấn Counterpoint Research, chỉ ra rằng không có nhà thiết kế chip nào ở châu Âu làm việc ở các phiên bản công nghệ 7 nanomet trở xuống.

Ông nói: “Không ai trong số 10 nhà thiết kế chip hàng đầu thế giới có trụ sở tại Châu Âu trong khi Mỹ dẫn đầu thế giới về thiết kế chất bán dẫn”.

EU hiện có các cụm chuỗi cung ứng bán dẫn, chẳng hạn như Leuven ở Bỉ, Dresden ở Đức và Grenoble ở Pháp, nhưng châu Âu sẽ phải tăng cường khả năng thiết kế chip và đầu tư vào hệ sinh thái sản xuất chip tiên tiến cũng như đầu tư vào chip. các chuyên gia trong ngành cho biết chính họ đang tự sản xuất.

Nguồn vốn cũng là một yếu tố quan trọng. Con chip được sản xuất càng tiên tiến thì quy trình càng tốn nhiều vốn. Ví dụ: chi tiêu vốn của TSMC cho năm 2022 sẽ là 36 tỷ USD và trong tháng này, công ty đã công bố kế hoạch tăng gấp ba lần khoản đầu tư vào Arizona từ 12 tỷ USD lên 40 tỷ USD trong những năm tới, nơi công ty cũng sẽ mang đến công nghệ 3nm tiên tiến hơn vào năm 2026.

Năm nay, Hoa Kỳ đã thông qua Đạo luật Khoa học và Chips của riêng mình, gói ưu đãi và giảm thuế trị giá 52.7 tỷ USD.

Các nhà điều hành ngành cho biết, việc xây dựng một chuỗi cung ứng phức tạp như chuỗi cung ứng cần thiết cho công nghệ chip tiên tiến nhất sẽ mất nhiều năm và thậm chí còn cần nhiều sự hỗ trợ của người đóng thuế hơn. Các quốc gia như Trung Quốc, Đài Loan và Hàn Quốc đã đầu tư hàng tỷ USD trong nhiều thập kỷ để hỗ trợ các nhà sản xuất chip của họ.

Jean-Marc Chery, giám đốc điều hành của STMicroelectronics, một công ty có trụ sở tại Geneva chuyên cung cấp chip cho thị trường ô tô và công nghiệp, cho biết: “Đạo luật chip châu Âu là một công cụ tuyệt vời vì nó đặt ra cho chúng tôi mức khuyến khích như nhau trên toàn thế giới”. những công nghệ trưởng thành. “Nhưng nếu chúng ta phải xây dựng [công nghệ tiên tiến] và những nhà máy khổng lồ. . . thì nó không có tính cạnh tranh cao.” 

Nhưng châu Âu không bắt đầu lại từ đầu.

Việc EU nắm giữ thiết bị chip tiên tiến là một lợi thế quan trọng. Với các máy EUV của ASML, các nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới như TSMC, Samsung và Intel có thể thách thức các giới hạn của vật lý, đóng gói ngày càng nhiều bóng bán dẫn xử lý vào các chip ngày càng nhỏ hơn. Ngày nay, tiến trình tiên tiến nhất trong sản xuất hàng loạt là 3nm - tham chiếu đến kích thước của mỗi bóng bán dẫn trên chip - nhưng công nghệ đang đưa quy trình này lên 2nm trở xuống.

Thomas Stammler, giám đốc công nghệ của Zeiss cho biết: “Nếu không có EUV, bạn sẽ không thể đạt được mật độ bóng bán dẫn lớn như vậy trong một con chip”. “Vì chúng tôi là công ty duy nhất cung cấp EUV nên chúng tôi coi đây cũng là nghĩa vụ mở rộng và hỗ trợ ngành công nghiệp chip. . . và chúng tôi đang nghiên cứu thế hệ EUV tiếp theo.” 

Ngoài ASML và Zeiss, trong đó ASML có 25% cổ phần, Trumpf của Đức là công ty hàng đầu thế giới về laser được sử dụng bởi các máy EUV. Ở nhiệt độ 220,000C, plasma được tạo ra bởi tia laser của Trumpf – được sử dụng để tạo ra ánh sáng EUV – nóng hơn gần 40 lần so với bề mặt Mặt trời.

Công nghệ tiên tiến như vậy cho phép EUV giúp các công ty như Apple sử dụng tới 16 tỷ bóng bán dẫn trên bộ xử lý trung tâm của MacBook ngày nay, so với 1,000 bóng bán dẫn trong các thiết bị điện tử vào những năm 1970. 

Châu Âu cũng có lợi thế mạnh mẽ về khả năng sản xuất các vật liệu và hóa chất phức tạp, có tính tùy chỉnh cao được sử dụng trong sản xuất chip tiên tiến. Những khoản này chủ yếu đến từ một số công ty châu Âu như Merck, BASF và Solvay, và từ các công ty Nhật Bản như JSR và Shin-Etsu Chemical.

Nó cũng có một trong những trung tâm nghiên cứu hàng đầu thế giới tại IMEC, trung tâm nghiên cứu công nghệ nano bên ngoài Brussels được các nhà sản xuất chip tiên tiến nhất sử dụng để chế tạo nguyên mẫu. Các trung tâm nghiên cứu nổi tiếng thế giới khác bao gồm các viện Fraunhofer của Đức và CEA-Leti của Pháp.

Nhưng vẫn còn những thách thức. Các quốc gia khác đang đầu tư nhiều hơn các quốc gia ở châu Âu để xây dựng năng lực sản xuất chip của riêng họ và hệ sinh thái đã bắt đầu phát triển xung quanh các nhà máy mới.

Ở châu Âu, các nhà cung cấp hóa chất và vật liệu quan trọng đầu tư chậm hơn so với các nhà cung cấp ở Mỹ và Đài Loan. Một số người trong ngành cho rằng điều này là do Đạo luật chip châu Âu không đủ chi trả cho khoản đầu tư ngoài sản xuất chip hoặc do các quy định về môi trường của châu Âu khiến việc mở rộng các cơ sở hóa chất trở nên khó khăn hơn. Và tất nhiên, cuộc khủng hoảng khí đốt ở châu Âu đã đẩy giá năng lượng vốn đã cao lên, buộc ngành công nghiệp hóa chất tiêu tốn nhiều năng lượng của khối phải đóng cửa hoặc đình chỉ sản xuất một số sản phẩm. Các nhà điều hành ngành cho biết việc mở rộng ở châu Âu hiện nay sẽ không hấp dẫn nếu không có động lực mạnh mẽ.

“Việc cung cấp hóa chất cho các nhà máy bán dẫn mới đòi hỏi phải đầu tư vào tài sản chuyên dụng. Do đó, việc thiếu sự hỗ trợ của nhà nước chắc chắn sẽ là trở ngại đối với các nhà cung cấp hóa chất”, chủ tịch Solvay Rodrigo Elizondo nói với Financial Times. “Theo quan điểm của chúng tôi, việc thiếu nguồn cung cấp hóa chất dồi dào trong khu vực chắc chắn sẽ gây nguy hiểm cho hoạt động của các nhà máy bán dẫn châu Âu.”

BASF và Solvay dự kiến ​​sẽ thiếu hụt nguyên liệu và hóa chất trong những năm tới khi công suất chip mới tăng lên, trừ khi đầu tư vào những lĩnh vực này.

Lothar Laupichler, phó chủ tịch cấp cao về vật liệu điện tử của BASF, cho biết: “Mọi người đều nói về sản xuất chất bán dẫn, nhưng lại không dành đủ sự quan tâm đến các hóa chất cần thiết để sản xuất những vi mạch này”. “Có vẻ như hóa chất được coi giống như nước hoặc điện, bạn mở vòi và nó chảy ra ngay, nhưng đây là một quan niệm sai lầm.” 

Kai Beckmann, thành viên ban điều hành của Merck và giám đốc điều hành bộ phận điện tử của công ty, cho biết thêm: “Chúng tôi cần xem xét vấn đề này cùng với Liên minh Châu Âu, bởi vì chúng tôi đang nói về những tài liệu có tính chuyên môn rất cao mà có thể không được nắm bắt tốt trong Tham vọng của châu Âu.”

Tìm kiếm nhân viên

Châu Âu phải đối mặt với một vấn đề cơ bản hơn: tìm đủ công nhân lành nghề. Một cuộc khảo sát của Cơ quan Lao động Châu Âu về tình trạng thiếu lao động lớn nhất ở EU cho thấy các kỹ sư và kỹ thuật viên - những trụ cột của ngành công nghiệp chip - nằm trong số 10 quốc gia thiếu hụt nhân tài hàng đầu ở XNUMX quốc gia.

Các công ty như Infineon của Đức, Edwards Vacuum ở Anh, nhà cung cấp linh kiện và hệ thống con quan trọng cho ASML, và AT&S ở Áo, một trong những nhà cung cấp hàng đầu về chất nền chip cao cấp để gắn chất bán dẫn, đều đã cảnh báo rằng tài năng nước ngoài sẽ rất quan trọng đối với sự phát triển và bền vững hơn nữa của ngành công nghiệp bán dẫn châu Âu.

Andreas Gerstenmayer, giám đốc điều hành AT&S, cho biết công ty của ông đang gặp khó khăn trong việc tìm kiếm 800 công nhân lành nghề cần thiết cho trung tâm nghiên cứu và phát triển mới ở Áo. “Chúng tôi phải vươn ra toàn cầu để tuyển dụng nhân tài vì kinh nghiệm và công nghệ [chất nền chip] vẫn chưa có ở đây”.

Martin Stöckl, giám đốc nhân sự của Infineon, cho biết toàn bộ chuỗi cung ứng sẽ theo đuổi những tài năng giống nhau, khiến vấn đề trở nên tồi tệ hơn. Ông nói: “Vấn đề thiếu hụt nhân tài đang nghiêm trọng ở châu Âu. “Nếu bạn tính toán nhanh, chúng tôi [Infineon] sẽ xây dựng một nhà máy mới, STMicroelectronics và Intel cũng đang mở rộng. Chúng tôi [các công ty] sẽ cần thêm ít nhất hàng nghìn kỹ sư và kỹ thuật viên trong những năm tới.” 

Tuy nhiên, cuộc chiến còn lâu mới thất bại, các nhà điều hành ngành cho biết.

Bất chấp mọi thách thức, các nhà điều hành ngành vẫn lạc quan về triển vọng của Châu Âu trong ngành quan trọng này. Sở hữu các công ty như ASML, Zeiss và Trumpf không phải là nơi tồi để bắt đầu.

Một giám đốc điều hành cấp cao của Intel cho biết: “Châu Âu đã giữ được sức mạnh thực sự trong những năm qua về thiết bị sản xuất chất bán dẫn”. “Điều đó thực sự mang lại cho họ cơ hội tái gia nhập thị trường mà nếu không thì họ sẽ không có được. Nếu không có những đầu cầu đó, châu Âu sẽ rất khó quay trở lại.”

Báo cáo bổ sung của Peggy Hollinger và Joe Miller

Bản đồ và trực quan hóa dữ liệu bằng Liz Vòi và Alan Smith

Cuộc đua vi mạch toàn cầu: Nỗ lực bắt kịp của Châu Âu Được xuất bản lại từ Nguồn https://www.ft.com/content/b31e27fd-0781-4ffd-bb69-9af985abff41 qua https://www.ft.com/companies/technology?format =rss

<!–

->